Zapewne już natknęliście się na teorię mówiącą o tym, że Ukraińcy chowają w Czarnobylu tajne laboratoria, w których rzekomo tworzyli bombę atomową, prawda?
To oczywisty fake news, który opiera się na niewiedzy i strachu przed atomem. Zaczął być on rozpowszechniany w internecie po zajęciu Czarnobylskiej i Zaporoskiej Elektrowni Jądrowej przez rosyjskich okupantów a jego głównym celem jest usprawiedliwienie działań Rosji jako kraju, który po prostu musiał napaść na Ukrainę, żeby uratować świat przed rzekomą "nuklearną zagładą".
Sprawdźmy więc czy możliwe jest stworzenie bomby atomowej w elektrowni jądrowej...
Fakty są takie, że z paliwa jądrowego używanego w elektrowni jądrowej po prostu NIE da się zrobić broni jądrowej. Jedyne ewentualne militarne zastosowanie tego typu paliwa, które nie wymagałoby skomplikowanej infrastruktury i niewspółmiernych nakładów pracy, to stworzenie tzw. "brudnej bomby". Jest to ni mniej ni więcej, dołożenie materiałów radioaktywnych do zwykłego ładunku wybuchowego, mające na celu jedynie skażenie obszaru w pobliżu detonacji, bez żadnych korzyści w mocy etc. Do tego celu można by wykorzystać jakikolwiek materiał radioaktywny - nawet nierozszczepialny i nie byłoby potrzeby wykorzystywania do tego celu paliwa jądrowego z elektrowni. Temat "brudnej bomby" jest często wykorzystywany w filmach, jednak w praktyce nikt jej nie stosuje z prostej przyczyny - jej skuteczność jest bardzo niska a działanie tylko lokalne.
No ale skoro wiemy już, że bomby jądrowej w elektrowni nie zrobimy, to automatycznie nasuwa się pytanie - dlaczego? Uzasadnienie jest już dużo bardziej skomplikowanym tematem, który postaramy się przedstawić najprościej, jak to tylko możliwe...
☢ ROZSZCZEPIALNOŚĆ A RADIOAKTYWNOŚĆ – co za różnica?
W skrócie radioaktywność, to zjawisko gdy jakiś izotop pierwiastka rozpada się i w skutek tego emituje cząstki alfa, beta lub promieniowanie gamma. Materiał rozszczepialny ma jednak także inną właściwość. Na skutek przyjęcia dodatkowego neutronu do swojego jądra dochodzi do jego destabilizacji i niemal natychmiastowego rozpadu na dwa lżejsze pierwiastki, emisji dużej ilości energii i kolejnych neutronów – co jest podstawą tzw. reakcji łańcuchowej. Co za tym idzie materiał rozszczepialny jest radioaktywny, ale materiał radioaktywny wcale nie musi być rozszczepialny, a co więcej – może w reakcjach rozszczepienia przeszkadzać! Do użycia wcześniej wspomnianej brudnej bomby wystarczy materiał radioaktywny, jednakże do broni jądrowej potrzebny jest materiał rozszczepialny o konkretnych parametrach.
☢ PIERWIASTKI A IZOTOPY
Jak zapewne każdy zdaje sobie sprawę mamy różne pierwiastki z których każdy ma inne właściwości chemiczno-fizyczne. To z jakim pierwiastkiem mamy do czynienia możemy określić po liczbie atomowej, to jest liczbie protonów w jądrze. Jeśli liczba protonów się zmienia – zmienia się pierwiastek. Jednakże sam fakt, że mamy do czynienia z jednym pierwiastkiem, nie znaczy że temat różnic jest zamknięty, bowiem istnieją różne tak zwane izotopy jednego pierwiastka. Izotopy różnią się między sobą ilością neutronów w jądrze, a przez to także masą. Stąd woda z udziałem ciężkiego izotopu wodoru zwanego deuterem jest nazywana wodą ciężką i nazwa ta ma pokrycie w rzeczywistości: lód z wody ciężkiej zatonie w zwykłej wodzie.
Izotopy generalnie nie różnią się między sobą właściwościami chemicznymi, jednakże mogą je odróżniać właściwości fizyczne takie jak np. wcześniej wspomniana masa, radioaktywność czy rozszczepialność. Przez brak różnic we właściwościach chemicznych niemożliwe jest rozdzielenie różnych izotopów tego samego pierwiastka poprzez reakcje chemiczne, ale różna masa pozwala już na separację na podstawie masy, np. w wirówkach, w których dzięki sile odśrodkowej cięższe izotopy skupiają się na zewnątrz, a lżejsze w środku urządzenia. Oczywiście, taka metoda wymaga wielokrotnych powtórzeń procesu - jest więc długotrwała i kosztowna.
☢ WZBOGACENIE PALIWA JĄDROWEGO – co to tak właściwie jest?
Uran naturalny składa się głównie z dwóch izotopów U238 i U235 (liczba oznacza masę jądra atomowego) w proporcjach kolejno 99,3% i 0.7% z czego to izotop U235 jest łatwo rozszczepialny i przez to pożądany, a izotop U238 tak naprawdę przeszkadza w reakcjach rozszczepienia. I o ile w pewnych szczególnych warunkach może ulegać rozszczepieniu, to nie jest on w stanie wydajnie samodzielnie podtrzymać reakcji łańcuchowej, przez co nie znajduje on zastosowania w przemyśle energetycznym czy w samej broni jądrowej. U238 może co prawda być prekursorem do stworzenia rozszczepialnego plutonu Pu239 w tak zwanych reaktorach powielających, jednakże jest to temat na inną okazję.
W skrócie więc wzbogacanie uranu to proces zwiększania udziału procentowego łatwo rozszczepialnego izotopu U235 poprzez usuwanie cięższego izotopu U238. W zależności od planowanego celu do którego chcemy użyć uranu potrzebne nam będą rożne poziomy wzbogacenia (zawartości U235). Umowna klasyfikacja paliwa jądrowego na podstawie jego wzbogacenia wygląda następująco:
• Paliwo nisko wzbogacone – do 20% U235
• Paliwo wysoko wzbogacone – powyżej 20% U235
Dodatkowo, należy wyróżnić paliwo wysoko wzbogacone tzw. "military grade" możliwe do bezpośredniego zastosowania w broni jądrowej, które zawiera 85%+ U235.
Oczywiście, zastosowanie paliwa o stopniu wzbogacenia 20% czysto teoretycznie też było by możliwe do stworzenia broni jądrowej, jednak jest to tylko rozważanie teoretyczne, gdyż mogło by to wymagać nawet setek kilogramów paliwa jądrowego, co było by problematyczne zarówno ze strony ilości dostępnego materiału, jak i stworzenia wydajnego systemu pozwalającego na detonację.
☢ PALIWO DLA ELEKTROWNI JĄDROWEJ I REAKTORÓW BADAWCZYCH
Skoro już wiadomo czym jest stopień wzbogacenia paliwa, pora na fakty odnośnie paliwa wykorzystywanego w elektrowniach jądrowych. Zazwyczaj paliwo używane w reaktorach energetycznych jest wzbogacone na poziomie od 3 do 5%. Wyjątkiem w tej kwestii były reaktory RBMK, które dzięki specyficznej konstrukcji mogły operować na naturalnym uranie bez potrzeby jego wzbogacenia, jednakże po katastrofie w Czarnobylu (czyli w 1986 roku) zwiększono poziom wzbogacenia paliwa używanego w tych reaktorach do 2,4%, co pozytywnie wpłynęło na stabilność pracy i sterowność. Mamy tu więc oczywistą niejasność, ponieważ wyżej wymieniona teoria spiskowa mówi o wykorzystaniu paliwa jądrowego z Czarnobylskiej Elektrowni Jądrowej do stworzenia broni jądrowej wzbogaconego na poziomie 2,4% podczas gdy bomba atomowa potrzebuje... 85%.
Jak więc widać, paliwo stosowane w elektrowni jądrowej nawet nie zbliża się do poziomu wzbogacenia pozwalającego chociażby myśleć o jakiejkolwiek broni jądrowej.
Wyższe poziomy wzbogacenia paliwa są wykorzystywane w reaktorach badawczych (np. w reaktorze Maria w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku), lecz i tak poziom wzbogacenia nie przekracza aktualnie 19,75%, więc nawet paliwo z reaktorów naukowych nie jest materiałem do tworzenia broni jądrowej. Co ciekawe, Maria operowała kiedyś na paliwie o poziomie wzbogacenia 80%, lecz w 1999 roku rozpoczęto przejście na paliwo o poziomie wzbogacenia 36%, a w 2014 roku zakończono przechodzenie na paliwo nisko wzbogacone.
Podsumowując, zastosowanie paliwa jądrowego wykorzystywanego w elektrowniach jądrowych do wytworzenia broni jądrowej można porównać do używania roztworu alkoholu w celu rozpalenia ognia. Spirytus pozwoli łatwo osiągnąć cel, mocny alkohol 50-60% może już nie zdać egzaminu, ale można próbować. Jednakże, próba wytworzenia broni jądrowej z paliwa z elektrowni ma mniej więcej taką szansę powodzenia, jak rozpalanie ogniska... piwem ( ͡° ͜ʖ ͡°)
PS. Ciekawostka na koniec: jedyne aktualnie pracujące reaktory RBMK (typu czarnobylskiego) znajdują się obecnie nie na terytorium Ukrainy, lecz... w Rosji.
Tekst: Michał Strzelec z napromieniowani.pl
Lód normalny (z lewej) i lód z wody ciężkiej (po prawej).
Schemat działania wirówki: ciemnoniebieski kolor, to U238, jasnoniebieski to U235.
Rozpad promieniotwórczy, nie rozszczepienie (beta plus) - Źródło: Zielony Atom
Rozszczepienie jądra uranu.
Komentarze (5)
najlepsze